CN209102852U - 一种多端元器件的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多端元器件的测量装置，多端元器件包括X个元器件端口，测量装置包括：测量单元；测量单元包括M个测量端口，M为大于等于2的正整数；N个开关单元；每个开关单元均包括一个输入端；M＝N；测量单元的M个测量端口与N个开关单元的输入端一一对应连接；每个开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个开关单元的Y个输出端分别与多端元器件的X个元器件端口一一对应连接；或者，每个开关单元均包括Z个输入端；Z＝M；每个开关单元的Z个输入端与测量单元的M个测量端口一一对应连接；每个开关单元包括一个输出端，X＝N，多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接。本实用新型以实现避免对测量单元进行插拔操作。

Description

一种多端元器件的测量装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种多端元器件的测量装置。

背景技术

电子设备中，多端元器件被广泛使用，如三极管(三端器件)，MOS管(三端器件)，晶闸管(四端器件)等。针对特定的多端元器件，在测试中，往往要进行两端测试从而进一步了解其两端间的电学特性。可以理解的是，也可以进行多端测试(对多端元器件中的至少三端进行测试)，从而了解其多端间的电学特性。

对多端元器件测试时，现有的做法为使用与多端元器件中元器件端口数量相等的连接线，每一连接线的一端电连接至一个元器件端口，当需要对多端元器件的相应元器件端口进行测试时，则将与待测试元器件端口电连接的连接线的另一端插入测量单元的相应测量端口。由于每完成一次测试(例如对MOS管的栅源极之间的测试)后，在进行下一次测试(例如对MOS管的源漏极之间的测试)时，需要进行至少一次插拔操作，这样的测试所需要耗费的时间较长且容易出错。从长期看，接头多次插拔会对接口造成磨损，影响测量单元的可靠性与稳定性。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种多端元器件的测量装置，以实现避免对测量单元进行插拔操作，提高多端元器件的测量效率以及提高测量单元的可靠性与稳定性。

本实用新型实施例提供一种多端元器件的测量装置，所述多端元器件包括X个元器件端口，X为大于等于3的正整数，所述测量装置包括：

测量单元；所述测量单元包括M个测量端口，M为大于等于2的正整数；

N个开关单元；N为大于等于2的正整数；

其中，每个所述开关单元均包括一个输入端；M＝N；所述测量单元的M个测量端口与N个开关单元的输入端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接；

或者，每个所述开关单元均包括Z个输入端；Z＝M；每个所述开关单元的Z个输入端与所述测量单元的M个测量端口一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接。

可选地，所述多端元器件包括三个元器件端口，分别为栅极端、源极端和漏极端；每个所述开关单元均包括Z个输入端；Z＝M；每个所述开关单元的Z个输入端与所述测量单元的M个测量端口一一对应连接；

每个所述开关单元包括一个输出端，所述开关单元的数量为三个；所述栅极端、所述源极端和所述漏极端与三个所述开关单元的输出端一一对应连接。

可选地，所述测量单元包括两个测量端口，分别为高电平信号测量端和低电平信号测量端；

每个所述开关单元均包括两个输入端；每个所述开关单元的两个输入端与所述高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接；所述开关单元为单刀双掷开关。

可选地，所述测量单元包括三个测量端口，分别为第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端；

每个所述开关单元均包括三个输入端；每个所述开关单元的三个输入端与第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接；所述开关单元为单刀三掷开关。

可选地，所述多端元器件包括三个元器件端口，分别为栅极端、源极端和漏极端；

每个所述开关单元均包括一个输入端；M＝N；所述测量单元的M个测量端口与N个开关单元的输入端一一对应连接；每个所述开关单元包括三个输出端；每个所述开关单元的三个输出端分别与所述多端元器件的所述栅极端、所述源极端和所述漏极端一一对应连接；所述开关单元为单刀三掷开关。

可选地，所述测量单元包括两个测量端口，分别为高电平信号测量端和低电平信号测量端；

所述开关单元的数量为两个；每个所述开关单元包括一个输入端，两个所述开关单元的两个输入端与所述高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接。

可选地，所述测量单元包括三个测量端口，分别为第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端；

所述开关单元的数量为三个；每个开关单元包括一个输入端，三个所述开关单元的三个输入端与所述第一高电平信号测量端、所述第二高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接。

本实用新型实施例提供的多端元器件的测量装置包括测量单元和多个开关单元，开关单元中与测量单元相连接的端口为输入端，开关单元中与多端元器件相连接的端口为输出端。本实用新型实施例中，开关单元可以包括一个输入端和多个输出端，开关单元可以选择性地将多个输出端中的一个与该输入端导通电连接；开关单元还可以包括多个输入端和一个输出端，开关单元可以选择性地将多个输入端中的一个与该输出端导通电连接。由于多端元器件的多个元器件端口通过多个开关单元分别电连接至测量单元的相应测量端口，而不是直接将接头多次插拔测量单元的测量端口，以实现避免对测量单元进行插拔操作，提高多端元器件的测量效率以及提高测量单元的可靠性与稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种多端元器件的测量装置的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图1，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数，测量装置包括测量单元100和N个开关单元200。测量单元100例如可以为源测量单元，源测量单元是一种精确供电设备，它不仅可以提供测量分辨率小于1mV的电压源，还可以提供测量分辨率低于1uA的电流源。测量单元100包括M个测量端口10，M为大于等于2的正整数，N为大于等于2的正整数。其中，每个开关单元200均包括一个输入端20，M＝N，即测量单元100中测量端口10的数量与开关单元200的数量相等。测量单元100的M个测量端口10与N个开关单元200的输入端20一一对应连接。每个开关单元200包括Y个输出端30，Y＝X，即每个开关单元200中输出端30的数量与多端元器件300中元器件端口40的数量相等。每个开关单元200的Y个输出端30分别与多端元器件300的X个元器件端口40一一对应连接。需要说明的是，图1中以X＝3，N＝2，M＝2，Y＝3为例进行示意，并非对本实用新型的限制。只要X、N、M和Y满足如下条件即可：X为大于等于3的正整数，N为大于等于2的正整数，M＝N，Y＝X。

图2为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图2，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数，测量装置包括测量单元100和N个开关单元200。测量单元100包括M个测量端口10，M为大于等于2的正整数，N为大于等于2的正整数。每个开关单元200均包括Z个输入端20，Z＝M，即每个开关单元200中输入端20的数量与测量单元100中测量端口10的数量相等。每个开关单元200的Z个输入端20与测量单元100的M个测量端口10一一对应连接。每个开关单元200包括一个输出端30，X＝N，即多端元器件300中元器件端口40的数量与开关单元200的数量相等。多端元器件300的X个元器件端口40与N个开关单元200的输出端30一一对应连接。需要说明的是，图2中以X＝3，N＝3，M＝2，Z＝2为例进行示意，并非对本实用新型的限制。只要X、N、M和Y满足如下条件即可：X为大于等于3的正整数，N为大于等于2的正整数，Z＝M，X＝N。

本实用新型实施例提供的多端元器件的测量装置包括测量单元和多个开关单元，开关单元中与测量单元相连接的端口为输入端，开关单元中与多端元器件相连接的端口为输出端。本实用新型实施例中，开关单元可以包括一个输入端和多个输出端，开关单元可以选择性地将多个输出端中的一个与该输入端导通电连接；开关单元还可以包括多个输入端和一个输出端，开关单元可以选择性地将多个输入端中的一个与该输出端导通电连接。由于多端元器件的多个元器件端口通过多个开关单元分别电连接至测量单元的相应测量端口，而不是直接将接头多次插拔测量单元的测量端口，以实现避免对测量单元进行插拔操作，提高多端元器件的测量效率以及提高测量单元的可靠性与稳定性。

可选地，参考图2，多端元器件300包括三个元器件端口，分别为栅极端G、源极端S和漏极端D。测量单元100包括M个测量端口10，M为大于等于2的正整数。每个开关单元200均包括Z个输入端20，Z＝M。每个开关单元200的Z个输入端20与测量单元100的M个测量端口10一一对应连接。每个开关单元200包括一个输出端30，开关单元200的数量为三个，栅极端G、源极端S和漏极端D与三个开关单元200的输出端30一一对应连接。本实用新型实施例中，多端元器件300包括栅极端G、源极端S和漏极端D，多端元器件300可以为金属氧化物半导体场效应管(也称为MOS管)或者三极管等三端口器件。场效应晶体管中的高电子迁移率晶体管(High electron mobility transistor,HEMT)可以在极高频下工作，因此在移动电话、卫星电视和雷达中应用广泛。对高电子迁移率晶体管进行的两端测试，可以帮助研究人员更好地分析其肖特基结以及沟道特性。

可选地，参考图1，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数。测量单元100包括两个测量端口10，分别为高电平信号测量端H和低电平信号测量端L。开关单元200的数量为两个，每个开关单元200包括一个输入端20，两个开关单元200的两个输入端20与高电平信号测量端H以及低电平信号测量端L一一对应连接。每个开关单元200包括Y个输出端30，Y＝X(图1中示例性地Y＝X＝3)。每个开关单元200的Y个输出端30分别与多端元器件300的X个元器件端口40一一对应连接。本实用新型实施例中，测量单元100包括高电平信号测量端H和低电平信号测量端L，高电平信号测量端H和低电平信号测量端L可以实现多端元器件300的两端测试。且本实用新型实施例中，仅包括两个开关单元200，开关单元200的使用数量较少，有利于提高多端元器件的测量效率。

图3为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图3，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数，测量装置包括测量单元100和N个开关单元200。测量单元100包括M个测量端口10，M为大于等于2的正整数，N为大于等于2的正整数。测量单元100包括两个测量端口10，分别为高电平信号测量端H和低电平信号测量端L。低电平信号测量端L例如可以接地，低电平信号测量端L的电压可以为零。每个开关单元200均包括两个输入端20，每个开关单元200的两个输入端20与高电平信号测量端H以及低电平信号测量端L一一对应连接。每个开关单元200包括一个输出端30，X＝N，多端元器件300的X个元器件端口40与N个开关单元200的输出端30一一对应连接，开关单元200为单刀双掷开关。开关单元200的两个输入端20为单刀双掷开关的掷，开关单元200的输出端30为单刀双掷开关的刀。

下面以高电子迁移率晶体管的两端测试为例对多端元器件的测量装置的工作方法做简要介绍。对高电子迁移率晶体管的两端测试以G⁺S^－测试、G⁺D^－测试和D⁺S^－测试为例。G⁺S^－测试指的是将栅极端G连接到高电平信号测量端H且将源极端S连接到低电平信号测量端L时对高电子迁移率晶体管进行的测试；G⁺D^－测试指的是将栅极端G连接到高电平信号测量端H且将漏极端D连接到低电平信号测量端L时对高电子迁移率晶体管进行的测试；D⁺S^－测试指的是将漏极端D连接到高电平信号测量端H且将源极端S连接到低电平信号测量端L时对高电子迁移率晶体管进行的测试。为了清晰起见，图3中示例性地对三个开关单元200及其输入端20、输出端30进行了更为详细的标记。

首先进行G⁺S^－测试：将第一开关单元210的刀213置于第一开关单元210的第一掷211，以将栅极端G连接到高电平信号测量端H。将第二开关单元220的刀223悬空，也就是说，第二开关单元220的刀223既不与第二开关单元220的第一掷221相连接，又不与第二开关单元220的第二掷222相连接。将第三开关单元230的刀233置于第三开关单元230的第二掷232，以将源极端S连接到低电平信号测量端L。

然后进行G⁺D^－测试：保持G⁺S^－测试时第一开关单元210的状态，即，第一开关单元210的刀213与第一开关单元210的第一掷211相连接。将第二开关单元220的刀置于第二开关单元220的第二掷222，以将漏极端D连接到低电平信号测量端L。将第三开关单元230的刀悬空，也就是说，第三开关单元230的刀233既不与第三开关单元230的第一掷231相连接，又不与第三开关单元230的第二掷232相连接。

然后进行D⁺S^－测试：将第一开关单元210的刀213悬空，也就是说，第一开关单元210的刀213既不与第一开关单元210的第一掷211相连接，又不与第一开关单元210的第二掷212相连接。将第二开关单元220的刀置于第二开关单元220的第一掷221，以将漏极端D连接到高电平信号测量端H。将第三开关单元230的刀233置于第三开关单元230的第二掷232，以将源极端S连接到低电平信号测量端L。

在上述G⁺S^－测试、G⁺D^－测试和D⁺S^－测试之外，还可以对高电子迁移率晶体管进行D⁺G^－测试、S⁺G^－测试和S⁺D^－测试。D⁺G^－测试、S⁺G^－测试和S⁺D^－测试的含义与G⁺S^－测试、G⁺D^－测试和D⁺S^－测试类似，在此不再赘述。

图4为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图4，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数，测量装置包括测量单元100和N个开关单元200，N为大于等于2的正整数。测量单元100包括三个测量端口10，分别为第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2以及低电平信号测量端L。每个开关单元200均包括三个输入端20。每个开关单元200的三个输入端20与第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2以及低电平信号测量端L一一对应连接。每个开关单元200包括一个输出端30，X＝N(图4中示例性地，X＝N＝3)，多端元器件300的X个元器件端口40与N个开关单元200的输出端30一一对应连接。开关单元200为单刀三掷开关。开关单元200的输入端20为单刀三掷开关的掷，开关单元200的输出端30为单刀三掷开关的刀。本实用新型实施例提供的测量装置不仅可以实现多端元器件300的两端测试，还可以实现多端元器件300的三端测试。

为了清晰起见，图4中示例性地对三个开关单元200及其输入端20、输出端30进行了更为详细的标记。三个开关单元200分别标记为第四开关单元240、第五开关单元250和第六开关单元260。第四开关单元240的三个输入端20分别为第四开关单元240的第一掷241、第四开关单元240的第二掷242和第四开关单元240的第三掷243。第四开关单元240的输出端30为第四开关单元240的刀244。第五开关单元250的三个输入端20分别为第五开关单元250的第一掷251、第五开关单元250的第二掷252和第五开关单元250的第三掷253。第五开关单元250的输出端30为第五开关单元250的刀254。第六开关单元260的三个输入端20分别为第六开关单元260的第一掷261、第六开关单元260的第二掷262和第六开关单元260的第三掷263。第六开关单元260的输出端30为第六开关单元260的刀264。

使用第一高电平信号测量端H1和第二高电平信号测量端H2中的一者提供高电平信号，以及使用低电平信号测量端L提供低电平信号，可以实现多端元器件300的两端测试。示例性地，G⁺D^－测试的过程为：将第四开关单元240的刀244置于第四开关单元240的第一掷241，以将栅极端G连接到第一高电平信号测量端H1。将第五开关单元250的刀254置于第五开关单元250的第三掷253，以将漏极端D连接到低电平信号测量端L。将第六开关单元260的刀264悬空。

使用第一高电平信号测量端H1提供一高电平信号，使用第二高电平信号测量端H2提供另一高电平信号，以及使用低电平信号测量端L提供低电平信号，可以实现多端元器件300的三端测试。示例性地，高电子迁移率晶体管的三端测试过程为：将第四开关单元240的刀244置于第四开关单元240的第一掷241，以将栅极端G连接到第一高电平信号测量端H1。将第五开关单元250的刀254置于第五开关单元250的第二掷252，以将漏极端D连接到第二高电平信号测量端H2。将第六开关单元260的刀264置于第六开关单元260的第三掷263，以将源极端S连接到低电平信号测量端L。

图5为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图5，测量装置包括测量单元100和N个开关单元200。测量单元100包括M个测量端口10，M为大于等于2的正整数，N为大于等于2的正整数。多端元器件300包括三个元器件端口40，分别为栅极端G、源极端S和漏极端D。每个开关单元200均包括一个输入端20。M＝N(图5中示例性地M＝N＝2)，测量单元100的M个测量端口10与N个开关单元200的输入端20一一对应连接。每个开关单元200包括三个输出端30，每个开关单元200的三个输出端30分别与多端元器件300的栅极端G、源极端S和漏极端D一一对应连接。开关单元200为单刀三掷开关。开关单元200的输入端20为单刀三掷开关的刀，开关单元200的输出端30为单刀三掷开关的掷。

图6为本实用新型实施例提供的另一种多端元器件的测量装置的示意图，参考图6，多端元器件300包括X个元器件端口40，X为大于等于3的正整数。测量单元100包括三个测量端口，分别为第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2以及低电平信号测量端L。开关单元200的数量为三个，每个开关单元200包括一个输入端20，三个开关单元200的三个输入端20与第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2以及低电平信号测量端L一一对应连接。每个开关单元200包括Y个输出端30，Y＝X(图6中示例性地Y＝X＝4)。每个开关单元200的Y个输出端30分别与多端元器件300的X个元器件端口40一一对应连接。本实用新型实施例中，测量单元100包括第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2和低电平信号测量端L，第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2中的一者与低电平信号测量端L可以实现多端元器件300的两端测试。测量单元100包括第一高电平信号测量端H1、第二高电平信号测量端H2和低电平信号测量端L可以实现多端元器件300的三端测试。且本实用新型实施例中，仅包括三个开关单元200，开关单元200的使用数量较少，有利于提高多端元器件300的测量效率。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种多端元器件的测量装置，所述多端元器件包括X个元器件端口，X为大于等于3的正整数，其特征在于，所述测量装置包括：

测量单元；所述测量单元包括M个测量端口，M为大于等于2的正整数；

N个开关单元；N为大于等于2的正整数；

其中，每个所述开关单元均包括一个输入端；M＝N；所述测量单元的M个测量端口与N个开关单元的输入端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接；

或者，每个所述开关单元均包括Z个输入端；Z＝M；每个所述开关单元的Z个输入端与所述测量单元的M个测量端口一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述多端元器件包括三个元器件端口，分别为栅极端、源极端和漏极端；每个所述开关单元均包括Z个输入端；Z＝M；每个所述开关单元的Z个输入端与所述测量单元的M个测量端口一一对应连接；

每个所述开关单元包括一个输出端，所述开关单元的数量为三个；所述栅极端、所述源极端和所述漏极端与三个所述开关单元的输出端一一对应连接。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量单元包括两个测量端口，分别为高电平信号测量端和低电平信号测量端；

每个所述开关单元均包括两个输入端；每个所述开关单元的两个输入端与所述高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接；所述开关单元为单刀双掷开关。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量单元包括三个测量端口，分别为第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端；

每个所述开关单元均包括三个输入端；每个所述开关单元的三个输入端与第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括一个输出端，X＝N，所述多端元器件的X个元器件端口与N个开关单元的输出端一一对应连接；所述开关单元为单刀三掷开关。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述多端元器件包括三个元器件端口，分别为栅极端、源极端和漏极端；

每个所述开关单元均包括一个输入端；M＝N；所述测量单元的M个测量端口与N个开关单元的输入端一一对应连接；每个所述开关单元包括三个输出端；每个所述开关单元的三个输出端分别与所述多端元器件的所述栅极端、所述源极端和所述漏极端一一对应连接；所述开关单元为单刀三掷开关。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量单元包括两个测量端口，分别为高电平信号测量端和低电平信号测量端；

所述开关单元的数量为两个；每个所述开关单元包括一个输入端，两个所述开关单元的两个输入端与所述高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量单元包括三个测量端口，分别为第一高电平信号测量端、第二高电平信号测量端以及低电平信号测量端；

所述开关单元的数量为三个；每个开关单元包括一个输入端，三个所述开关单元的三个输入端与所述第一高电平信号测量端、所述第二高电平信号测量端以及所述低电平信号测量端一一对应连接；每个所述开关单元包括Y个输出端，Y＝X；每个所述开关单元的Y个输出端分别与所述多端元器件的X个元器件端口一一对应连接。